高阻抗变压器后备保护探讨

刘 航

（锦州供电公司，辽宁 锦州 121000）

高阻抗变压器后备保护探讨

刘 航

（锦州供电公司，辽宁 锦州 121000）

电网建设水平的提高，使其覆盖规模更大，相应的容量也在增加，电路短路电流水平也有一定程度的提高，针对此类特点，可以选择用高阻抗变压器代替以往常规三绕组变压器，可以有效抑制电网短路电流。但是在实际应用中发现，变压器高、中压测配置复压过流保护与阻抗保护，如果其动作灵敏度不能够完全满足变压器低压侧相间短路故障要求，这样便会直接影响到变压器运行效率。文章对高阻抗变压器后备保护技术要点进行了简要分析，提出了对应处理措施。

高阻抗变压器；后备保护；阻抗保护

对于高压大容量变压器来说，其常用阻抗保护为相间短路后备保护，如果变压器内部出现相间短路问题，会造成阻抗保护灵敏度降低，削弱设备保护效果。现在常用的高阻抗变压器，其主要由三个单相变压器组成，相互间保持一定间距，内部基本上很少会出现相间短路问题，多发生在外部引线。这样为提高设备保护效果，可以应用受励磁涌流影响小阻抗纵联保护原理，作为纵差洞保护后备，将外部引线上相间短路问题快速可靠切除，提高快速保护冗余度。

1　高阻抗变压器保护系统

一般情况下，多在变压器的低压侧进行限流电抗器设置，以此对低压侧故障短路电流起到限制作用。但从实际运用效果看，限流电抗器和变压器的低压绕组之间出现故障时，仍有较大短路电流冲击着变压器绕组；且当电抗器与低压侧出现故障后，变压器高压侧过流保护灵敏度会降低，为提高设备运行可靠性，必须要设置专用电抗器复压过流保护作为后备保护，对电流取限流电抗器进行保护［1］。此变压器与普通变压器相比较，前者高-低绕组短路的阻抗更大，一旦低压侧发生故障，不会出现大短路电流冲击变压器。可以在很大程度上，减少低压侧所设置限流电抗器的数量，且不需要通过其限流电抗器限制短路电流，与传统设计方式相比所需成本更低。

针对高阻抗变压器，除了给予普通变压器的后备保护之外，还能进行低压侧复压及电流保护，切实提高低压侧故障的灵敏性。低压侧外部故障使得其严重保护，亦能继续保护变压器。选取高压侧电流，对过流元件进行保护，在此基础上，加上中压侧电流矢量便能获得低压侧电流，如此一来，即使低压侧的外部故障及低压侧故障严重饱和，也可经高压侧及中压侧电流，计算得出低压侧电流［2］。

2　高阻抗变压器低压侧侧复压与电流保护整定

2.1动作电流

复压及电流保护动作电流大多依照躲变压器的低压侧额定电流来整定。

其中，Krel表示可靠系数，取值范围1.2～1.3；Iel表示低压侧额定负荷电流；Kr表示返回系数，取值范围0.85～0.95；na表示低压侧电流互感器变化。

2.2延时时间

复压及电流保护延时时间的整定，需根据低压侧的最长出现保护动作时间作出分析。若复压及电流的保护电流无法避过中压侧区外故障最大不平衡电流，整定时就需考虑到中压侧过流保护动作时间。在复合电压元件相间低电压及复序相电压整定上，均需要严格按照专业标准来进行，保证每个细节的规范性。

3　高阻抗变压器复压与电流保护

3.1保护原理

高阻抗变压器复压及电流保护，主要包括两部分，即过流元件、复合电压元件。针对过流元件，应充分考虑到变压器空投及切除区外故障励磁涌流、高压侧及中压侧CT断线等问题；而针对复合电压元件，需考虑到低压侧电压压板退出及PT断线影响保护作用等问题。

3.2过流元件

高压侧及中压侧CT二次都采用了星形接线，直接将二次电流接进保护装置。在电流方向中，正方向为指向变压的方向。以下为低压侧复压及电流保护过流元件计算公式：

在公式中，Kh、K1和Km分别代表了主变高压侧、低压侧和中压侧的平衡系数；而、则分别代表主变高压侧、中压侧经过星角变换之后的电流。

通常来说，110kV及其以上级别系统多是电流接地形式，一旦系统出现接地故障，中性点接地，则中性点会流出零序电流，在该情况下计算低压侧及电流，并非实际低压侧电流，需要将零序电流影响进行消除，以防区外故障时复压及电流误动。这样就决定了低压侧电流的计算，需要先将高压侧与中压侧电流内零序电流消除。其中，主保护与后备保护结合的高阻抗变压器，差动保护中高、中压侧电流会经过星角变化消除所存零序电流影响，可以直接应用主变高、中压侧星角变换后的电流进行计算［3］。

3.3复合电压元件

在进行低压侧复压及电流保护整定时，多依照躲定压测的额定电流，由于过流定制偏低，当低压侧的电动机自行启动时，极易使过流元件发生误动作，故应对保护需要增设的元件进行闭锁。该元件由两部分组成，即低压电、负序电压，前者主要反映了系统的对称故障，而后者反映不对称故障。条件一：U2＞U2.op；条件二：U＜Uop，满足任一条件均能引起元件动作。

在公式中，U表示最小线电压，U2.op代表负序电压的整定值，而Uop代表低电压的整定值。

3.4高、中压侧CT断线

在高压侧及中压侧较重负荷下出现CT断线，可按照高压侧及中压侧电流对和电流进行计算，此时计算结果较低压侧复压及电流保护定值大。故分析时，应综合考虑到高压侧及中压侧的CT断线影响，当一侧出现CT断线时给予闭锁保护。

3.5PT断线影响

低压侧复压及电流保护，若不对低压侧设置分支，当低压侧PT断线或电压压板退出时，变为过流保护；若低压侧设置分支，当一个PT断线或电压压板退出时，由另一分支电压进行启动保护；当两个PT断线或电压压板退出时，变为过流保护。

4　高阻抗变压器后备保护优化方案

可以配置双重化主、后备保护，实现主保护护卫备用，来提高故障保护动作可靠性。同时，还要加强变压器主保护设计，为主保护安装差动速断保护、比例差动保护、零序比例差动保护、工频变化量比例差动保护以及瓦斯保护［4］。其中，差动速断保护能够保证在短路电流达到4～10倍稳定电流时快速出口。比例差动保护能够良好适应各种故障，确保快速且可靠动作。瓦斯保护无论是对于轻微故障还是严重故障，均有比较高的灵敏度。在变压器出现相间短路故障后，存在多个主保护装置及时动作，来提高设备保护的可靠性，且能够降低后备保护装置的复杂程度。同时，还应淡化过流保护与阻抗保护作变压器内部故障后备保护的作用，将其转换为中压侧与低压侧母线以及馈线后备保护，以免外部短路时间过长，流过短路电流将变压器烧毁。

5　结束语

高阻抗变压器现在已经被广泛地应用到电网中，对其后备保护问题进行分析，需要结合保护装置特点，对变压器相间短路后备保护整定计算，确定短路故障后后备保护灵敏度，然后采取措施进行优化，保证设备运行可靠性。后备保护凭借其较高灵敏性，在保障变压器可靠、安全运行方面发挥极其重要的价值，需要提高对此方面的重视，确定常见问题，有针对性的进行技术优化。

［1］黄曙，邓茂军，张鹏远.高阻抗变压器后备保护的研究［J］.电力系统保护与控制，2010，（22）：166-169.

［2］贺元康，姜山，郑州，等.高阻抗变压器相间短路后备保护灵敏度的提高［J］.电力系统保护与控制，2010，（3）：67-71.

［3］贺元康，郑州.对高阻抗变压器后备保护问题的思考［J］.广西电力，2009，（3）：41-44.

［4］贺元康，张敏，郑州，等.提高高阻抗变压器相间短路后备保护灵敏度的方案［J］.电气应用，2010，（17）：58-62.

TM426

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1671-3818（2016）09-0037-02

刘航（1981-），男，辽宁锦州人，研究方向：继电保护。